一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备及其自动加料系统技术方案

一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备，包括水冷圆桶壳体、水冷半球壳体、蒸发室、冷却水进口A、冷却积水腔A、冷却进水口C、等离子体阴极柱、冷却进水口D、半球壳体冷却水通道、冷却进水口B、坩埚壁瓣、冷却水出口A、等离子体阳极接线柱、坩埚底、冷却水出口B、半球壳体冷却水通道、圆桶壳体冷却水通道；其特征在于：半球壳体冷却水通道的上部设有冷却积水腔A；由于高温蒸发设备的半球壳体冷却水流道设有冷却积水腔A的作用，能有效的将集聚的水均匀的分布给半球壳体冷却水流道、圆筒壳体冷却水流道，从而使半球壳体冷却水流道的冷却效率高，有利于金属蒸气的蒸发，从而促进纳米金属粉的生产质量；提高高温蒸发设备的使用寿命。提高高温蒸发设备的使用寿命。提高高温蒸发设备的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备及其自动加料系统


[0001]本专利技术涉及一种纳米金属粉生产设备，特别涉及一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备及其自动加料系统。

技术介绍

[0002]随着科技的发展与时代的进步，纳米金属材料在高新
的应用越来越广，尤其是纳米金属粉，广泛应用于抗菌杀病毒、医学诊断和成像、研磨抛光、3D打印、催化、功能陶瓷、电子元器件、新能源等领域；纳米金属粉的制备方法较多，主要有物理气相法、电爆法、机械粉碎法、化学还原法、高温气相还原法等；其中物理气相法又称蒸发凝聚法是一种较为成熟的纳米金属粉制造方法，制造的纳米金属粉产品的粒径达到5
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1000nm；正常的物理气相法的纳米金属粉生产方法是，将金属料通过高温蒸发设备进行加热高温至蒸发金属气体，然后将蒸发金属气体引入冷凝装置，采用惰性气体使金属气体骤冷凝结，从而生成颗粒细微的纳米金属粉；由于常规金属蒸发需要几百至几千度的高温，因此对高温蒸发设备的耐高温的要求很高，常用的高温蒸发设备包括石墨坩埚或陶瓷坩埚、水冷壳体或陶瓷内壁金属外壳、加热装置；由于生产纳米金属粉时高温蒸发设备长时间处于高温工作状态，因此高温对坩埚与炉壳内壁的腐蚀性很大，从而导至高温蒸发设备的使用寿命很有限，正常的高温蒸发设备的使用寿命在200
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300小时之间；常规的延迟高温蒸发设备使用寿命的方法1为：将陶瓷壁加厚的方法，由于增加高温蒸发设备的陶瓷壁厚会增大炉体的体积，而且还会增加高温对陶瓷壁的腐蚀速度，综合算起来对高温蒸发设备的使用寿命增加甚微；常规的延迟高温蒸发设备使用寿命的方法2为：将炉体壁做成循环水冷却壳体，由于循环水的冷却速度很快会消耗大量的加热能量，并且还影响金属蒸发的成形效果不均匀，从而导至纳米金属粉的质量差；在等离子电弧蒸发法生产纳米金属粉的过程中，对高温蒸发设备的金属溶液液位高度和温度掌握尤为重要，现有技术高温蒸发设备设置有观察筒，在观察筒里设有多层耐高温透明玻璃，操作人员用人眼在观察筒上面透过多层耐高温透明玻璃观察熔炼蒸发设备内的坩埚内情况，根据观察到的坩埚内金属原料熔融状态、坩埚口端与溶液面的距离，进行加料；由于熔炼蒸发的温度非常高，测量熔炼蒸发温度的传感器经常容易坏与测量不准，造成对熔炼蒸发设备的温度掌握与控制不准，使生产的纳米金属粉颗粒不均匀，是造成纳米金属粉质量差的问题之一；还有，由于高温蒸发设备的长时间高温工作，使等离子体的电极使用寿命很有限，正常在使用100小时后就需要更换新的电极；每次更换新电极都需要经过停机、冷却、拆卸、从新安装、再开机等繁琐工作，不仅影响生产进度，还需要技术人员重复繁琐的装卸，并且还耗费资金制造新的电极，严重的影响纳米金属粉的生产效率和生产效益；还有，常规的纳米金属粉生产，由于高温蒸发设备工作时高温蒸发设备内呈密封状态，每次的加料需要经历停止加热
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泄压
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开加料口
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加料
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关闭加料口再加热的繁琐
过程，生产效率非常低，而且还很浪费加热能源，并且由于从加热到停止加热、再重新启动加热的过程都会经历从低温到逐渐高温，再从高温到逐渐低温的过程，从而使蒸发炉在生产纳米金属粉时的蒸发温度不稳定不均衡，导至纳米金属粉的颗粒大小不均匀，造成纳米金属粉的质量不稳定的严重问题；因此生产纳米金属粉，迫切需要一种先进的高温蒸发设备，既有适度的冷却性能又有一定的保温性能，并且能有长时间的使用寿命和长时间持续高效温度的生产设备与系统；更需要自动化程度高，生产效率高的加料装置和制造纳米金属粉的自动加料系统；为了解决上述刚需难题，我们积极组织技术团队，总结多年来的生产经验和实际工作教训，并结合相关技术理论，深入探索和研究，对生产纳米金属粉的高温蒸发设备、加料装置、控制系统进行了大量的设计、试验、试用、优化改进等创造性工作。

技术实现思路

[0003]针对
技术介绍
所提及的技术问题，本专利技术提供一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备及其自动加料系统，能够解决
技术介绍
中提及的问题。
[0004]本专利技术解决其技术问题的技术方案是：1.采用水冷壁与陶瓷壁相结合，用以解决高温蒸发设备的金属壳陶瓷内壁炉冷却效果差，金属壳水冷壁炉能效低，使用寿命短的问题；2.为了解决高温蒸发设备的水冷坩埚内壁容易被高温腐蚀，使用寿命短的问题；将坩埚设计成由多个壁瓣组成的锅体，并将壁瓣设计为冷却水道结构，进一步的，为了使壁瓣能有更好的散热性能和使用寿命，在壁瓣的水道内侧设置有内衬散热片、在壁瓣的外壁设置有外邦耐高温片，进一步的在耐高温片的表面涂耐高温材料；4.为了解决高温蒸发设备的水冷坩埚底壁容易被高温腐蚀，使用寿命短的问题，在坩埚底壁设有水冷通道结构；5.为了解决高温蒸发设备的等离子体阴性电极容易被高温腐蚀，使用寿命短，需要经常更换，使纳米金属粉生产效率低的问题，采用冷却射流技术对等离子体阴性电极进行在线持续冷却，即在等离子体电极的内部设置射流通道、射流装置，运用高速冷媒射流对等离子体电极进行在线高效冷却，使等离子体电极能够持续长时间的承受高温的腐蚀，从而使等离子体阴性电极的使用寿命得到延长；6.为了解决高温蒸发设备的金属壳水冷壁炉水腔流通效率差的问题，在水冷壳体设置集水腔；7.为了解决高温蒸发设备的陶瓷壁受熔炼高温腐蚀造成使用寿命短的问题，采用再生陶瓷研磨粉末与陶瓷、硅藻土混合；8.为了解决高温蒸发设备的等离子体加热温度不够均衡，使金属粉蒸发效果差的问题、高频加热因为高频加热仅限在线圈电感区，电感区外无加热作用而使金属粉蒸发效果差的问题，采用等离子体加热与高频加热同步加热的复合加热方式；9.为了解决高温蒸发设备的等离子体阳性电极使用寿命短使纳米金属粉生产效率低的问题，采用循环水流对等离子体阴性电极进行在线持续冷却，即在坩埚底的内部设置循环通道，连接循环水源，从而使等离子体阳性电极及坩埚底能够持续长时间的有效工作；10.为了解决纳米金属粉生产的加料需要停止加热而生产效率低和纳米金属粉的颗粒大小不均匀，造成纳米金属粉的质量不稳定的严重问题的问题，采用双重隔气漏斗、电磁阀和重力传感器组成金属料加料装置，能实现无需停止加热即可任意在线加料，并且为了进一步的提高加料效率与生产质量，设有称重斗对加料的量进行准确计量，并采用雷达液位计探测高温蒸发设备内的金属溶液液位信息给单片机控制器进行自动加料控制，从而使高温蒸发设备能够
持续不间断的高效生产纳米金属粉；11.为了解决熔炼蒸发设备的温度掌握与控制不准的问题，采用红外温度计、隔热结构、单片机控制器组合成加热自动控制，从而实现对纳米金属粉的生产加热自动控制，使熔炼蒸发设备的熔炼温度精准稳定。
[0005]采用上述技术方案的一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备包括水冷圆桶壳体、水冷半球壳体、蒸发室、冷却水进口A、连接法兰、紧固螺栓、观察通道、金属料输入通道、冷却积水腔A、冷却进水口C、等离子体阴极柱、冷却进水口D、金属蒸气通道、蒸发室内壁、惰性气体进气通道、保温壁、半球壳体冷却水通道、壳体连接陶瓷、冷却积水腔B、冷却进水口B、坩埚壁瓣、高频电感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备（100），包括水冷圆桶壳体（1）、水冷半球壳体（7）、蒸发室（2）、冷却水进口A（3）、连接法兰（4）、紧固螺栓（5）、观察通道（6）、金属料输入通道（8）、冷却积水腔A（9）、冷却进水口C（10）、等离子体阴极柱（11）、冷却进水口D（12）、金属蒸气通道（13）、蒸发室内壁（14）、惰性气体进气通道（15）、保温壁（16）、半球壳体冷却水通道（30）、壳体连接陶瓷（17）、冷却积水腔B（18）、冷却进水口B（19）、坩埚壁瓣（20）、高频电感线圈（22）、支撑架（23）、泄压口（24）、冷却水出口A（25）、等离子体阳极接线柱（26）、阳极绝缘套（261）、坩埚底（27）、冷却水出口B（28）、壁瓣连接陶瓷（29）、半球壳体冷却水通道（30）、圆桶壳体冷却水通道（31）、陶纤复合箍（32）、复合保温材料（33）、阴极安装通道（34）；其特征在于：半球壳体冷却水通道（30）的上部设有冷却积水腔A（9）。2.根据权利要求1所述的一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备（100），其特征在于：冷却积水腔A（9）的上面设有1
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2个冷却进水口C（10）、1
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2个冷却进水口D（12）。3.根据权利要求1所述的一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备（100），其特征在于：高温蒸发设备（100）的水冷圆桶壳体（1）为圆桶形壳体，由内外两层金属壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢上川，蒋泽军，刘德昆，李硕，杨杰，
申请(专利权)人：杭州新川新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：